Pulsuz Mühəndislik Aləti
Turbin Bıçağının Təbii Tezliyi və Campbell Yoxlaması
Sadələşdirilmiş Kempbell diaqramından istifadə edərək turbin bıçağının (konsol şüa modeli) birinci rejimdəki təbii tezliyini hesablayın və işləmə sürəti diapazonunda harmonik keçidləri yoxlayın.
Nəticələr
Konsol Şüasının Təbii Tezliyi
Turbin bıçağı kökdə sabitlənmiş konsol şüası kimi modelləşdirilə bilər. Təbii tezliklər bunlardır:
- λn — xüsusi dəyər: λ₁ = 1,8751, λ₂ = 4,6941, λ₃ = 7,8548
- E — Yanq modulu (Pa)
- I — düzbucaqlı kəsik üçün sahənin ikinci momenti (m⁴) = b·h³/12
- ρ - material sıxlığı (kq/m³)
- A — en kəsiyinin sahəsi (m²) = b·h
- L — bıçağın uzunluğu (m)
Kempbell diaqramı
Kempbell diaqramı, mühərrik sırası həyəcanlanma xətləri ilə (diaqonal xətlər: f = n × RPM/60) qarşı bıçağın təbii tezliyini (üfüqi xətlər) göstərir. İşləmə sürəti diapazonundakı kəsişmələr potensial rezonansı göstərir.
İşləmə sürətində təbii tezliklər və həyəcanlanma tezlikləri arasında minimum 10% fərqi tələb olunur.
Rejim Forma Nisbətləri
| Rejim | λn | fn / f₁ nisbəti | Xarakter |
|---|---|---|---|
| 1-ci | 1.8751 | 1.000 | İlk əyilmə |
| 2-ci | 4.6941 | 6.267 | İkinci əyilmə |
| 3-cü | 7.8548 | 17.55 | Üçüncü əyilmə |
Verilmiş: L = 500 mm, qalınlığı h = 12 mm, eni b = 80 mm, Polad (E = 200 GPa, ρ = 7850 kq/m³)
I = 80 × 12³ / 12 = 11,520 mm⁴ = 1.152 × 10⁻⁸ m⁴
A = 80 × 12 = 960 mm² = 9.6 × 10⁻⁴ m²
f₁ = (1.8751² / (2π)) × √(200×10⁹ × 1.152×10⁻⁸ / (7850 × 9.6×10⁻⁴ × 0.5⁴)) = 0.5596 × √4892
f₁ ≈ 39.1 Hz
⚠️ Qeyd: Bu, sadələşdirilmiş vahid konsol şüa modelidir. Faktiki turbin pərləri konik profillərə, burulmaya, örtüklərə, platforma effektlərinə, mərkəzdənqaçma sərtləşməsinə və təbii tezliklərə əhəmiyyətli dərəcədə təsir edən temperaturdan asılı material xüsusiyyətlərinə malikdir. Ətraflı dizayn üçün FEA-dan istifadə edin.
A Campbell diagram (also called an interference diagram) plots blade natural frequencies as horizontal lines and engine order excitation frequencies as diagonal lines (f = n × RPM/60). Intersections within the operating speed range indicate potential resonance conditions that must be avoided.
The cantilever beam model provides a good first approximation for turbine blade natural frequencies. The blade root is essentially fixed, and the free end vibrates. For preliminary design and quick checks, this analytical model gives results within 10–20% of FEA for simple blade geometries.
A minimum 10% separation margin between natural frequencies and excitation frequencies at the design speed is typically required. Some codes and manufacturers require 15% or even 20% for critical applications. If a crossing falls within the operating range, the blade design must be modified.
Common excitation sources include:
- Nozzle passing — number of nozzle vanes × RPM/60
- Rotor harmonics — 1×, 2×, 3× running speed
- Upstream wakes — from struts, bearings, combustors
- Partial admission — arc of admission in impulse stages
At higher rotational speeds, centrifugal forces increase the effective stiffness of the blade, raising its natural frequency. This is why Campbell diagram lines for real blades curve upward slightly (not perfectly horizontal). This calculator uses a simplified model without centrifugal stiffening.
Bu səhifədə təsvir olunan prosedurlar Vibromera komandası tərəfindən, yerində rotor balanslaşdırması üçün nəzərdə tutulmuş portativ iki kanallı balanslaşdırıcı və vibrasiya analizatoru olan Balanset-1A istifadə edilərək hazırlanmış və sahə şəraitində sınaqdan keçirilmişdir.
Turbomaşınqayırma üçün peşəkar vibrasiya analizi və sahə balanslaşdırma alətləri. 50-dən çox ölkədə istifadə olunur.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko vibrasiya təhlili mühəndisi, həmçinin Vibromera şirkətinin təsisçisi və baş direktorudur. 15 ildən artıqdır ki, o, fırlanan avadanlığı sınaq stendində deyil, sahədə balanslaşdırır: malçlayıcılar, sənaye ventilyatorları, qırıcılar, sentrifuqalar, vallar və işçi millər. Məhz bu işdən Balanset cihazları yarandı — onlar mütəxəssisin maşının yanına apara biləcəyi və yerində təkbaşına istifadə edə biləcəyi alət kimi hazırlanıb, laboratoriya avadanlığı kimi yox. Vibromera 2017-ci ildə təsis edilib və 2023-cü ildən Portuqaliyanın Porto şəhərində yerləşir. Balanset xəttinin işlənməsi, yığılması və dəstəyi burada həyata keçirilir. Flaqman cihaz Balanset-1A-dır — bir və iki müstəvidə balanslaşdırma, həmçinin vibrasiya diaqnostikası üçün portativ analizator. Nikolai müştəri dəstəyində, mürəkkəb balanslaşdırma hallarının həllində və proqram təminatının hazırlanmasında şəxsən iştirak edir. O, dünyanın hər yerindən olan müştərilərlə, istənilən dildə işləyir.
